Aula 14 Propriedades mecanicas

Prévia do material em texto

Propriedades mecânicas de polímeros 
Propriedades mecânicas de polímeros 
• Relação entre propriedades mecânicas e aplicações. 
• O esforço mecânico exigido em cada aplicação é muito diferente. 
Tipos de ensaios mecânicos 
 Tração (ASTM D638) 
Corpos de provas são presos por garras e tracionados sob velocidade 
constante (0,1 a 100 mm/min) até a ruptura. 
Tipos de ensaios mecânicos 
 Compressão (ASTM D695) 
Corpos de provas na forma de cubos (12,7 x 12,7 x 25,4 mm) ou 
cilindros (Ø = 12,7 mm e 25,4 mm de altura) são comprimidos por 
uma prensa sob velocidade constante até colapsarem. 
Tipos de ensaios mecânicos 
 Flexão (ASTM D790) 
 
Corpos de provas retangulares (127 x 12,7 x 3,2 mm) são 
apoiados pelas bordas e uma carga é aplicada na região central, 
flexionando o corpo com velocidade constante (1 a 50 mm/min). 
A resistência à flexão é a tensão quando a peça se quebra ou 
quando a deformação é de 5%. 
Tipos de ensaios mecânicos 
 Impacto (Pêndulo - Izod ou Charpy) 
 (ASTM D256) 
Os corpos de provas (3,17 x 12,7 x 63,5 mm) com um pequeno entalhe 
são presos em uma base e atingidos por um pêndulo solto de uma altura 
específica. O ensaio mede a energia necessária para quebrar o corpo de 
prova e o procedimento se repete com alturas crescentes até que a 
amostra quebre. 
Entalhe na 
direção do 
pêndulo 
Entalhe na direção 
oposta ao pêndulo 
(ou sem entalhe) 
Comparações entre 
polímeros diferentes 
devem ser feitas 
com cuidado 
Tipos de ensaios mecânicos 
 Indentação (dureza) (ASTM D2240) 
Dureza é um termo relativo que se refere à resistência ao risco, à 
indentação e à abrasão de um material. Essas propriedades em 
polímeros são muito variadas. 
Teste de indentação: um 
indentador é pressionado contra 
a amostra (espessura de 6,35 
mm) com diferentes forças e a 
magnitude da indentação é 
medida. 
Tipos de ensaios mecânicos 
 Fadiga 
Resistência ao uso contínuo. Em geral, averiguada em testes de 
flexão. 
Curvas de tensão-deformação 
Elastômero 
(mole e tenaz) 
Plástico 
(duro e tenaz) 
Duro e quebradiço 
Duro e quebradiço: resistente à 
tração, com deformação pequena e 
quebra ainda na região elástica 
Elastômero (borracha): pouca 
resistência à tração, mas 
deformação grande 
Plástico: deformação elástica, 
seguida de escoamento e 
alongamento médio 
Tensão-deformação em polímeros semicristalinos 
 Dados obtidos: tensão no escoamento, tensão na 
ruptura, alongamento máximo e módulo de Young. 
Deformação elástica 


)(PaE
Deformação elástica: alongamento das moléculas 
em relação à sua conformação estável. Dobra e 
estiramento das ligações. 
 Deformação não é permanente. Peça pode retornar 
à sua forma original quando o esforço cessa. 
 Relação linear entre tensão 
e deformação: módulo de 
Young (E) 
Deformação plástica 
Deformação plástica: cadeias poliméricas escoam 
umas em relação às outras até a ruptura da peça. 
 Deformação permanente. 
Relação com a estrutura interna 
Estágio 2 
Estágio 4 
Estágio 3 
Final 
Início 
Deformação macroscópica 
Pescoço 
Efeito do aumento da temperatura 
 Efeito do aumento do tempo de ensaio e do aumento da temperatura 
são muito parecidos. 
 Outro fator que influencia, especialmente em polímeros mais 
higroscópicos, é a umidade ambiente. 
Diminuição 
no módulo de 
Young 
Redução na 
resistência à 
tração 
Aumento na 
ductibilidade: 
maior 
alongamento 
Por que estudar propriedades mecânicas? 
 Definir para quais aplicações o material é adequado. 
 Alterar e controlar as propriedades mecânicas 
(módulo de elasticidade, alongamento máximo, 
resistência à tração, resistência ao impacto, etc) 
permitindo novas aplicações. 
  Blendas 
 Compósitos e nanocompósitos 
 Durante sua vida útil, os materiais estão 
sujeitos a diferentes tipos de tensões. É 
importante projetar a peça de modo a evitar 
falhas.